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近些年,伴随着能源短缺和空气污染的日渐突显,新能源汽车越来越受欢迎。但是在使用过程中,新能源汽车发生事故的案例也屡见不鲜。锂离子电池作为电动汽车的核心部件,容易造成热量积累进而发生热失控问题。若不采取有效的热管理方法,不但会危害电池充放电时的驱动力性能,严重的还会造成起火爆炸。
本文基于COMSOL软件对锂离子电池单体在不同倍率下循环充放电的产热情况进行了模拟计算与实验研究,同时对锂离子电池组的热管理系统进行了研究,比较了空气冷却系统和相变管理系统的优缺点。从单体锂离子电池的模拟状况来看,锂离子电池在充放电倍率低于3C时,电池表面与环境的温差范围在4K以下,高于3C倍率时热量会逐渐积累造成电池表面温度升高。为解决电池表面温度积累问题,最常用的是空气冷却系统,0.2m/s风速下,温度最快的下降速度为27K/min。但是空气冷却系统往往会造成电池背风面热量积累,使得电池表面温度不均,局部温度过高。使用相变材料包裹电池后,电池表面温度分布较为均匀,包裹4mm的相变材料后电池表面的温度与0.2m/s风速下大致相同。
不同倍率下充放电循环的模拟探究了电池在使用过程中的产热情况,使用空气冷却系统降温,模拟出了空气冷却系统的优缺点,为空气冷却系统的改善提供了参考。使用相变材料包裹锂离子电池,发现降温效果与风冷效果大致相同,为相变管理系统的发展提供了依据。
本文基于COMSOL软件对锂离子电池单体在不同倍率下循环充放电的产热情况进行了模拟计算与实验研究,同时对锂离子电池组的热管理系统进行了研究,比较了空气冷却系统和相变管理系统的优缺点。从单体锂离子电池的模拟状况来看,锂离子电池在充放电倍率低于3C时,电池表面与环境的温差范围在4K以下,高于3C倍率时热量会逐渐积累造成电池表面温度升高。为解决电池表面温度积累问题,最常用的是空气冷却系统,0.2m/s风速下,温度最快的下降速度为27K/min。但是空气冷却系统往往会造成电池背风面热量积累,使得电池表面温度不均,局部温度过高。使用相变材料包裹电池后,电池表面温度分布较为均匀,包裹4mm的相变材料后电池表面的温度与0.2m/s风速下大致相同。
不同倍率下充放电循环的模拟探究了电池在使用过程中的产热情况,使用空气冷却系统降温,模拟出了空气冷却系统的优缺点,为空气冷却系统的改善提供了参考。使用相变材料包裹锂离子电池,发现降温效果与风冷效果大致相同,为相变管理系统的发展提供了依据。